研究者莫监测一个人的大脑和行为活动超过五个月NTHS使用脑部扫描、可穿戴设备和智能手机数据。

背景

睡眠质量、体育锻炼和社会交往等外部变量会在不同的时间轴上影响心理状态。主要的精神疾病在不同的时间线上表现出相当大的脑功能变化，而功能性脑连接模式正确地反映了情绪波动。然而，关于大脑活动的认知、心理素质和采样时间的研究却很少。

很少有研究调查了大脑功能连接在不同时间线上对环境、生理和行为变化的反应。需要有频繁测量点的纵向研究来研究脑-行为相互作用和时间依赖效应。

一个关于这项研究

在目前的研究中，研究人员研究了一名33岁的女性，使用精确功能映射来评估大脑对环境、生理和行为变化的反应。

研究人员使用手机和可穿戴设备收集了133天的行为数据，并进行了30次功能性磁共振成像(fMRI)扫描，以评估注意力、记忆力、静息状态和自然刺激的影响。研究数据集包括来自几个功能磁共振成像活动的大脑活动数据和使用自主传感器获得的来自环境因素的客观数据。

研究人员在四个独立的任务中评估了大脑的功能性连接:持续注意力的精神运动警觉性测试(PVT)，休息状态，作为现实范例的电影观看，以及工作记忆的双1-back和2-back测试。他们还用尖端的手机和可穿戴设备监测外部变量，如睡眠、身体活动、自主神经系统(ANS)活动和情绪。

研究人员在19周内每天评估认知功能，在15周内每周进行两次功能磁共振成像。Quora的铃声记录了身体活动和睡眠。一款智能手机应用跟踪了他们的情绪和日常活动。此外，参与者还填写了积极和消极影响量表(PANAS)问卷。时差研究考察了时间轴与影响大脑功能连接的行为、生理和生活方式变量之间的相互关系。

研究人员调查了行为、生理和生活方式变量对功能性大脑连接模式的影响。他们研究了在额顶叶(FPN)、默认模式(DMN)、扣谷-眼窝和躯体运动网络中睡眠和注意力任务之间的关系。他们还研究了睡眠、体育锻炼模式和与工作记忆相关的功能联系之间的关系。

研究人员调查了一天之间情绪、睡眠模式或ANS活动的相似性是否会转化为观看电影活动期间更高的日间相似性。此外，他们还研究了前15天的睡眠习惯是否与持续注意力任务中的功能连接有关，以及睡眠如何影响不同时间范围内的这些连接。此外，他们还探讨了日常行为、生理和生活方式变量是否可以解释时间段分类准确性的变化。

结果

该研究表明，在注意力、工作记忆和静息状态功能核磁共振成像等任务中，体育锻炼和睡眠模式与大脑中的功能连接有关。在注意力任务期间，前15天的睡眠模式也与FPN、DMN、体运动和扣眼脑网络的连接有关。情绪、睡眠和ANS活动也会影响观影任务中时间段分类的准确性。

睡眠和体育锻炼在进行认知要求高的活动时影响大脑的连通性。尽管如此，心率变异性(HRV)和呼吸频率对于静息状态和看电影时的连通性更为重要。更长的睡眠时间和更多的中断增加DMN的整体效率和躯体运动整合。前一天较少的体力活动也与较弱的连接和较低的FPN整合有关。

前一天的最大HRV值与左侧颞中回与岛叶的连接以及右侧扣带回与小脑的连接有关。前一天较低的最小HRV与FPN较弱的网间集成有关。

研究小组发现，前一天的不安稳睡眠与左侧顶叶上沟的ISC活动呈负相关，但平均HRV与左侧内侧额上回的ISC活动呈正相关。DMN和FPN的整体效率与短滞后的清醒时间和长滞后的睡眠时间一致，但它们的参与系数不受影响。

结论

研究结果表明，生理和行为变量与长达15天的短期和长期大脑连接有关。在电影等现实刺激中，大脑活动在8到11天内与特定大脑区域的呼吸频率模式有关。结合大脑连接、生理信息和环境信号，将推动环境神经科学研究，促进精准医疗。